err.no Git - linux-2.6/blob - mm/memory_hotplug.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/memory_hotplug.c
   3  *
   4  *  Copyright (C)
   5  */
   6
   7 #include <linux/stddef.h>
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/swap.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/pagemap.h>
  12 #include <linux/bootmem.h>
  13 #include <linux/compiler.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/pagevec.h>
  16 #include <linux/writeback.h>
  17 #include <linux/slab.h>
  18 #include <linux/sysctl.h>
  19 #include <linux/cpu.h>
  20 #include <linux/memory.h>
  21 #include <linux/memory_hotplug.h>
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/ioport.h>
  25 #include <linux/cpuset.h>
  26 #include <linux/delay.h>
  27 #include <linux/migrate.h>
  28 #include <linux/page-isolation.h>
  29
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31
  32 /* add this memory to iomem resource */
  33 static struct resource *register_memory_resource(u64 start, u64 size)
  34 {
  35         struct resource *res;
  36         res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
  37         BUG_ON(!res);
  38
  39         res->name = "System RAM";
  40         res->start = start;
  41         res->end = start + size - 1;
  42         res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
  43         if (request_resource(&iomem_resource, res) < 0) {
  44                 printk("System RAM resource %llx - %llx cannot be added\n",
  45                 (unsigned long long)res->start, (unsigned long long)res->end);
  46                 kfree(res);
  47                 res = NULL;
  48         }
  49         return res;
  50 }
  51
  52 static void release_memory_resource(struct resource *res)
  53 {
  54         if (!res)
  55                 return;
  56         release_resource(res);
  57         kfree(res);
  58         return;
  59 }
  60
  61
  62 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE
  63 static int __add_zone(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn)
  64 {
  65         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
  66         int nr_pages = PAGES_PER_SECTION;
  67         int nid = pgdat->node_id;
  68         int zone_type;
  69
  70         zone_type = zone - pgdat->node_zones;
  71         if (!zone->wait_table) {
  72                 int ret = 0;
  73                 ret = init_currently_empty_zone(zone, phys_start_pfn,
  74                                                 nr_pages, MEMMAP_HOTPLUG);
  75                 if (ret < 0)
  76                         return ret;
  77         }
  78         memmap_init_zone(nr_pages, nid, zone_type,
  79                          phys_start_pfn, MEMMAP_HOTPLUG);
  80         return 0;
  81 }
  82
  83 static int __add_section(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn)
  84 {
  85         int nr_pages = PAGES_PER_SECTION;
  86         int ret;
  87
  88         if (pfn_valid(phys_start_pfn))
  89                 return -EEXIST;
  90
  91         ret = sparse_add_one_section(zone, phys_start_pfn, nr_pages);
  92
  93         if (ret < 0)
  94                 return ret;
  95
  96         ret = __add_zone(zone, phys_start_pfn);
  97
  98         if (ret < 0)
  99                 return ret;
 100
 101         return register_new_memory(__pfn_to_section(phys_start_pfn));
 102 }
 103
 104 static int __remove_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms)
 105 {
 106         unsigned long flags;
 107         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 108         int ret = -EINVAL;
 109
 110         if (!valid_section(ms))
 111                 return ret;
 112
 113         ret = unregister_memory_section(ms);
 114         if (ret)
 115                 return ret;
 116
 117         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
 118         sparse_remove_one_section(zone, ms);
 119         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Reasonably generic function for adding memory.  It is
 125  * expected that archs that support memory hotplug will
 126  * call this function after deciding the zone to which to
 127  * add the new pages.
 128  */
 129 int __add_pages(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn,
 130                  unsigned long nr_pages)
 131 {
 132         unsigned long i;
 133         int err = 0;
 134         int start_sec, end_sec;
 135         /* during initialize mem_map, align hot-added range to section */
 136         start_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn);
 137         end_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn + nr_pages - 1);
 138
 139         for (i = start_sec; i <= end_sec; i++) {
 140                 err = __add_section(zone, i << PFN_SECTION_SHIFT);
 141
 142                 /*
 143                  * EEXIST is finally dealt with by ioresource collision
 144                  * check. see add_memory() => register_memory_resource()
 145                  * Warning will be printed if there is collision.
 146                  */
 147                 if (err && (err != -EEXIST))
 148                         break;
 149                 err = 0;
 150         }
 151
 152         return err;
 153 }
 154 EXPORT_SYMBOL_GPL(__add_pages);
 155
 156 /**
 157  * __remove_pages() - remove sections of pages from a zone
 158  * @zone: zone from which pages need to be removed
 159  * @phys_start_pfn: starting pageframe (must be aligned to start of a section)
 160  * @nr_pages: number of pages to remove (must be multiple of section size)
 161  *
 162  * Generic helper function to remove section mappings and sysfs entries
 163  * for the section of the memory we are removing. Caller needs to make
 164  * sure that pages are marked reserved and zones are adjust properly by
 165  * calling offline_pages().
 166  */
 167 int __remove_pages(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn,
 168                  unsigned long nr_pages)
 169 {
 170         unsigned long i, ret = 0;
 171         int sections_to_remove;
 172
 173         /*
 174          * We can only remove entire sections
 175          */
 176         BUG_ON(phys_start_pfn & ~PAGE_SECTION_MASK);
 177         BUG_ON(nr_pages % PAGES_PER_SECTION);
 178
 179         release_mem_region(phys_start_pfn << PAGE_SHIFT, nr_pages * PAGE_SIZE);
 180
 181         sections_to_remove = nr_pages / PAGES_PER_SECTION;
 182         for (i = 0; i < sections_to_remove; i++) {
 183                 unsigned long pfn = phys_start_pfn + i*PAGES_PER_SECTION;
 184                 ret = __remove_section(zone, __pfn_to_section(pfn));
 185                 if (ret)
 186                         break;
 187         }
 188         return ret;
 189 }
 190 EXPORT_SYMBOL_GPL(__remove_pages);
 191
 192 static void grow_zone_span(struct zone *zone,
 193                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 194 {
 195         unsigned long old_zone_end_pfn;
 196
 197         zone_span_writelock(zone);
 198
 199         old_zone_end_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
 200         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
 201                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
 202
 203         zone->spanned_pages = max(old_zone_end_pfn, end_pfn) -
 204                                 zone->zone_start_pfn;
 205
 206         zone_span_writeunlock(zone);
 207 }
 208
 209 static void grow_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat,
 210                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 211 {
 212         unsigned long old_pgdat_end_pfn =
 213                 pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
 214
 215         if (start_pfn < pgdat->node_start_pfn)
 216                 pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
 217
 218         pgdat->node_spanned_pages = max(old_pgdat_end_pfn, end_pfn) -
 219                                         pgdat->node_start_pfn;
 220 }
 221
 222 static int online_pages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 223                         void *arg)
 224 {
 225         unsigned long i;
 226         unsigned long onlined_pages = *(unsigned long *)arg;
 227         struct page *page;
 228         if (PageReserved(pfn_to_page(start_pfn)))
 229                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
 230                         page = pfn_to_page(start_pfn + i);
 231                         online_page(page);
 232                         onlined_pages++;
 233                 }
 234         *(unsigned long *)arg = onlined_pages;
 235         return 0;
 236 }
 237
 238
 239 int online_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
 240 {
 241         unsigned long flags;
 242         unsigned long onlined_pages = 0;
 243         struct zone *zone;
 244         int need_zonelists_rebuild = 0;
 245         int nid;
 246         int ret;
 247         struct memory_notify arg;
 248
 249         arg.start_pfn = pfn;
 250         arg.nr_pages = nr_pages;
 251         arg.status_change_nid = -1;
 252
 253         nid = page_to_nid(pfn_to_page(pfn));
 254         if (node_present_pages(nid) == 0)
 255                 arg.status_change_nid = nid;
 256
 257         ret = memory_notify(MEM_GOING_ONLINE, &arg);
 258         ret = notifier_to_errno(ret);
 259         if (ret) {
 260                 memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
 261                 return ret;
 262         }
 263         /*
 264          * This doesn't need a lock to do pfn_to_page().
 265          * The section can't be removed here because of the
 266          * memory_block->state_mutex.
 267          */
 268         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
 269         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 270         grow_zone_span(zone, pfn, pfn + nr_pages);
 271         grow_pgdat_span(zone->zone_pgdat, pfn, pfn + nr_pages);
 272         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 273
 274         /*
 275          * If this zone is not populated, then it is not in zonelist.
 276          * This means the page allocator ignores this zone.
 277          * So, zonelist must be updated after online.
 278          */
 279         if (!populated_zone(zone))
 280                 need_zonelists_rebuild = 1;
 281
 282         walk_memory_resource(pfn, nr_pages, &onlined_pages,
 283                 online_pages_range);
 284         zone->present_pages += onlined_pages;
 285         zone->zone_pgdat->node_present_pages += onlined_pages;
 286
 287         setup_per_zone_pages_min();
 288         if (onlined_pages) {
 289                 kswapd_run(zone_to_nid(zone));
 290                 node_set_state(zone_to_nid(zone), N_HIGH_MEMORY);
 291         }
 292
 293         if (need_zonelists_rebuild)
 294                 build_all_zonelists();
 295         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
 296         writeback_set_ratelimit();
 297
 298         if (onlined_pages)
 299                 memory_notify(MEM_ONLINE, &arg);
 300
 301         return 0;
 302 }
 303 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE */
 304
 305 static pg_data_t *hotadd_new_pgdat(int nid, u64 start)
 306 {
 307         struct pglist_data *pgdat;
 308         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0};
 309         unsigned long zholes_size[MAX_NR_ZONES] = {0};
 310         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 311
 312         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
 313         if (!pgdat)
 314                 return NULL;
 315
 316         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
 317
 318         /* we can use NODE_DATA(nid) from here */
 319
 320         /* init node's zones as empty zones, we don't have any present pages.*/
 321         free_area_init_node(nid, pgdat, zones_size, start_pfn, zholes_size);
 322
 323         return pgdat;
 324 }
 325
 326 static void rollback_node_hotadd(int nid, pg_data_t *pgdat)
 327 {
 328         arch_refresh_nodedata(nid, NULL);
 329         arch_free_nodedata(pgdat);
 330         return;
 331 }
 332
 333
 334 int add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
 335 {
 336         pg_data_t *pgdat = NULL;
 337         int new_pgdat = 0;
 338         struct resource *res;
 339         int ret;
 340
 341         res = register_memory_resource(start, size);
 342         if (!res)
 343                 return -EEXIST;
 344
 345         if (!node_online(nid)) {
 346                 pgdat = hotadd_new_pgdat(nid, start);
 347                 if (!pgdat)
 348                         return -ENOMEM;
 349                 new_pgdat = 1;
 350         }
 351
 352         /* call arch's memory hotadd */
 353         ret = arch_add_memory(nid, start, size);
 354
 355         if (ret < 0)
 356                 goto error;
 357
 358         /* we online node here. we can't roll back from here. */
 359         node_set_online(nid);
 360
 361         cpuset_track_online_nodes();
 362
 363         if (new_pgdat) {
 364                 ret = register_one_node(nid);
 365                 /*
 366                  * If sysfs file of new node can't create, cpu on the node
 367                  * can't be hot-added. There is no rollback way now.
 368                  * So, check by BUG_ON() to catch it reluctantly..
 369                  */
 370                 BUG_ON(ret);
 371         }
 372
 373         return ret;
 374 error:
 375         /* rollback pgdat allocation and others */
 376         if (new_pgdat)
 377                 rollback_node_hotadd(nid, pgdat);
 378         if (res)
 379                 release_memory_resource(res);
 380
 381         return ret;
 382 }
 383 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory);
 384
 385 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 386 /*
 387  * Confirm all pages in a range [start, end) is belongs to the same zone.
 388  */
 389 static int test_pages_in_a_zone(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 390 {
 391         unsigned long pfn;
 392         struct zone *zone = NULL;
 393         struct page *page;
 394         int i;
 395         for (pfn = start_pfn;
 396              pfn < end_pfn;
 397              pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
 398                 i = 0;
 399                 /* This is just a CONFIG_HOLES_IN_ZONE check.*/
 400                 while ((i < MAX_ORDER_NR_PAGES) && !pfn_valid_within(pfn + i))
 401                         i++;
 402                 if (i == MAX_ORDER_NR_PAGES)
 403                         continue;
 404                 page = pfn_to_page(pfn + i);
 405                 if (zone && page_zone(page) != zone)
 406                         return 0;
 407                 zone = page_zone(page);
 408         }
 409         return 1;
 410 }
 411
 412 /*
 413  * Scanning pfn is much easier than scanning lru list.
 414  * Scan pfn from start to end and Find LRU page.
 415  */
 416 int scan_lru_pages(unsigned long start, unsigned long end)
 417 {
 418         unsigned long pfn;
 419         struct page *page;
 420         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
 421                 if (pfn_valid(pfn)) {
 422                         page = pfn_to_page(pfn);
 423                         if (PageLRU(page))
 424                                 return pfn;
 425                 }
 426         }
 427         return 0;
 428 }
 429
 430 static struct page *
 431 hotremove_migrate_alloc(struct page *page,
 432                         unsigned long private,
 433                         int **x)
 434 {
 435         /* This should be improoooooved!! */
 436         return alloc_page(GFP_HIGHUSER_PAGECACHE);
 437 }
 438
 439
 440 #define NR_OFFLINE_AT_ONCE_PAGES        (256)
 441 static int
 442 do_migrate_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 443 {
 444         unsigned long pfn;
 445         struct page *page;
 446         int move_pages = NR_OFFLINE_AT_ONCE_PAGES;
 447         int not_managed = 0;
 448         int ret = 0;
 449         LIST_HEAD(source);
 450
 451         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn && move_pages > 0; pfn++) {
 452                 if (!pfn_valid(pfn))
 453                         continue;
 454                 page = pfn_to_page(pfn);
 455                 if (!page_count(page))
 456                         continue;
 457                 /*
 458                  * We can skip free pages. And we can only deal with pages on
 459                  * LRU.
 460                  */
 461                 ret = isolate_lru_page(page, &source);
 462                 if (!ret) { /* Success */
 463                         move_pages--;
 464                 } else {
 465                         /* Becasue we don't have big zone->lock. we should
 466                            check this again here. */
 467                         if (page_count(page))
 468                                 not_managed++;
 469 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 470                         printk(KERN_INFO "removing from LRU failed"
 471                                          " %lx/%d/%lx\n",
 472                                 pfn, page_count(page), page->flags);
 473 #endif
 474                 }
 475         }
 476         ret = -EBUSY;
 477         if (not_managed) {
 478                 if (!list_empty(&source))
 479                         putback_lru_pages(&source);
 480                 goto out;
 481         }
 482         ret = 0;
 483         if (list_empty(&source))
 484                 goto out;
 485         /* this function returns # of failed pages */
 486         ret = migrate_pages(&source, hotremove_migrate_alloc, 0);
 487
 488 out:
 489         return ret;
 490 }
 491
 492 /*
 493  * remove from free_area[] and mark all as Reserved.
 494  */
 495 static int
 496 offline_isolated_pages_cb(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
 497                         void *data)
 498 {
 499         __offline_isolated_pages(start, start + nr_pages);
 500         return 0;
 501 }
 502
 503 static void
 504 offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 505 {
 506         walk_memory_resource(start_pfn, end_pfn - start_pfn, NULL,
 507                                 offline_isolated_pages_cb);
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Check all pages in range, recoreded as memory resource, are isolated.
 512  */
 513 static int
 514 check_pages_isolated_cb(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 515                         void *data)
 516 {
 517         int ret;
 518         long offlined = *(long *)data;
 519         ret = test_pages_isolated(start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 520         offlined = nr_pages;
 521         if (!ret)
 522                 *(long *)data += offlined;
 523         return ret;
 524 }
 525
 526 static long
 527 check_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 528 {
 529         long offlined = 0;
 530         int ret;
 531
 532         ret = walk_memory_resource(start_pfn, end_pfn - start_pfn, &offlined,
 533                         check_pages_isolated_cb);
 534         if (ret < 0)
 535                 offlined = (long)ret;
 536         return offlined;
 537 }
 538
 539 int offline_pages(unsigned long start_pfn,
 540                   unsigned long end_pfn, unsigned long timeout)
 541 {
 542         unsigned long pfn, nr_pages, expire;
 543         long offlined_pages;
 544         int ret, drain, retry_max, node;
 545         struct zone *zone;
 546         struct memory_notify arg;
 547
 548         BUG_ON(start_pfn >= end_pfn);
 549         /* at least, alignment against pageblock is necessary */
 550         if (!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages))
 551                 return -EINVAL;
 552         if (!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages))
 553                 return -EINVAL;
 554         /* This makes hotplug much easier...and readable.
 555            we assume this for now. .*/
 556         if (!test_pages_in_a_zone(start_pfn, end_pfn))
 557                 return -EINVAL;
 558
 559         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
 560         node = zone_to_nid(zone);
 561         nr_pages = end_pfn - start_pfn;
 562
 563         /* set above range as isolated */
 564         ret = start_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn);
 565         if (ret)
 566                 return ret;
 567
 568         arg.start_pfn = start_pfn;
 569         arg.nr_pages = nr_pages;
 570         arg.status_change_nid = -1;
 571         if (nr_pages >= node_present_pages(node))
 572                 arg.status_change_nid = node;
 573
 574         ret = memory_notify(MEM_GOING_OFFLINE, &arg);
 575         ret = notifier_to_errno(ret);
 576         if (ret)
 577                 goto failed_removal;
 578
 579         pfn = start_pfn;
 580         expire = jiffies + timeout;
 581         drain = 0;
 582         retry_max = 5;
 583 repeat:
 584         /* start memory hot removal */
 585         ret = -EAGAIN;
 586         if (time_after(jiffies, expire))
 587                 goto failed_removal;
 588         ret = -EINTR;
 589         if (signal_pending(current))
 590                 goto failed_removal;
 591         ret = 0;
 592         if (drain) {
 593                 lru_add_drain_all();
 594                 flush_scheduled_work();
 595                 cond_resched();
 596                 drain_all_pages();
 597         }
 598
 599         pfn = scan_lru_pages(start_pfn, end_pfn);
 600         if (pfn) { /* We have page on LRU */
 601                 ret = do_migrate_range(pfn, end_pfn);
 602                 if (!ret) {
 603                         drain = 1;
 604                         goto repeat;
 605                 } else {
 606                         if (ret < 0)
 607                                 if (--retry_max == 0)
 608                                         goto failed_removal;
 609                         yield();
 610                         drain = 1;
 611                         goto repeat;
 612                 }
 613         }
 614         /* drain all zone's lru pagevec, this is asyncronous... */
 615         lru_add_drain_all();
 616         flush_scheduled_work();
 617         yield();
 618         /* drain pcp pages , this is synchrouns. */
 619         drain_all_pages();
 620         /* check again */
 621         offlined_pages = check_pages_isolated(start_pfn, end_pfn);
 622         if (offlined_pages < 0) {
 623                 ret = -EBUSY;
 624                 goto failed_removal;
 625         }
 626         printk(KERN_INFO "Offlined Pages %ld\n", offlined_pages);
 627         /* Ok, all of our target is islaoted.
 628            We cannot do rollback at this point. */
 629         offline_isolated_pages(start_pfn, end_pfn);
 630         /* reset pagetype flags and makes migrate type to be MOVABLE */
 631         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn);
 632         /* removal success */
 633         zone->present_pages -= offlined_pages;
 634         zone->zone_pgdat->node_present_pages -= offlined_pages;
 635         totalram_pages -= offlined_pages;
 636         num_physpages -= offlined_pages;
 637
 638         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
 639         writeback_set_ratelimit();
 640
 641         memory_notify(MEM_OFFLINE, &arg);
 642         return 0;
 643
 644 failed_removal:
 645         printk(KERN_INFO "memory offlining %lx to %lx failed\n",
 646                 start_pfn, end_pfn);
 647         memory_notify(MEM_CANCEL_OFFLINE, &arg);
 648         /* pushback to free area */
 649         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn);
 650
 651         return ret;
 652 }
 653 #else
 654 int remove_memory(u64 start, u64 size)
 655 {
 656         return -EINVAL;
 657 }
 658 EXPORT_SYMBOL_GPL(remove_memory);
 659 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */